工業(yè)自動化技術(shù) 課件 第5-7章 PLC的軟件設(shè)計(jì)、PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用、WinCC監(jiān)控系統(tǒng)

STEP7編程基礎(chǔ)數(shù)制數(shù)制數(shù)碼基數(shù)計(jì)數(shù)規(guī)則舉例十進(jìn)制（Decimal）0123456789共10個10逢十進(jìn)一123，789二進(jìn)制（Binary）01共2個2逢二進(jìn)一二進(jìn)制數(shù)1101110的值為十進(jìn)制數(shù)110（=1×26+1×25+1×23+1×22+1×21）十六進(jìn)制（Hexadecimal）0123456789ABCDEF共16個16逢十六進(jìn)一二進(jìn)制數(shù)01101110可表示為十六進(jìn)制數(shù)6E其值為十進(jìn)制數(shù)110（=6×161+14×160）在對計(jì)算機(jī)的位數(shù)長度進(jìn)行描述時，定義了下列術(shù)語：位（Bit）——1位二進(jìn)制數(shù)稱為一個位字節(jié)（Byte）——8位二進(jìn)制數(shù)稱為一個字節(jié)字（Word）——2個字節(jié)稱為一個字，占16位雙字（DoubleWord）——2個字稱為一個雙字，占32位2024/7/23第5章PLC的軟件設(shè)計(jì)1/144STEP7編程基礎(chǔ)編碼

1.BCD碼——用四位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)BCD碼（四位二進(jìn)制數(shù)）十進(jìn)制數(shù)BCD碼（四位二進(jìn)制數(shù)）十進(jìn)制數(shù)000000101500011011060010201117001131000801004100192.ASCII碼（AmericanStandardCodedforInformationInterchange）——美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼。ASCII碼由8位二進(jìn)制數(shù)組成，最高位一般用于奇偶校驗(yàn)，其余7位代表128個字符編碼。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)2/144STEP7編程基礎(chǔ)常數(shù)的表示格式

數(shù)制和代碼表示格式實(shí)例二進(jìn)制2#數(shù)據(jù)2#11010101十六進(jìn)制16#數(shù)據(jù)16#38AC，16#1000十進(jìn)制±整數(shù).小數(shù)123.456，-456.321BCD碼16#數(shù)據(jù)16#123，16#123ASCII碼‘字符’‘T’、‘TEXT’、‘Showresult’注意：用十六進(jìn)制數(shù)表示BCD碼時，不能出現(xiàn)16#5A等非BCD碼。

數(shù)據(jù)類型及表示格式2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)3/144STEP7編程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型及表示格式變量的數(shù)據(jù)類型、長度及范圍

數(shù)據(jù)長度數(shù)據(jù)類型

位（Bit）字節(jié)（Byte）字（Word）雙字（DoubleWord）無符號數(shù)1/0或TURE/FALSE16#00~16#FF16#0000~16#FFFF16#00000000~16#FFFFFFFF整數(shù)————-32768~+32767-2147483648~2147483647實(shí)數(shù)——————正數(shù)1.175495×10-38~3.402823×10+38負(fù)數(shù)-1.175495×10-38~-3.402823×10+38BCD碼————-999~+999-9999999~+99999992024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)4/144S7-300/400的內(nèi)部資源裝載存儲器（新型S7-300CPU由MMC卡替代）所有下載的OB，F(xiàn)C，F(xiàn)B，DB和系統(tǒng)數(shù)據(jù)工作存儲器與運(yùn)行有關(guān)的OB，F(xiàn)C，F(xiàn)B，DB系統(tǒng)存儲器區(qū)輸入過程映象區(qū)PII輸出過程映象區(qū)PQI位存儲器M定時器T計(jì)數(shù)器C局域數(shù)據(jù)區(qū)L2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)5/144CPU存儲器區(qū)的信息2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)6/144存儲區(qū)的尋址方式位尋址——位尋址是對存儲器中的某一位進(jìn)行讀寫訪問。格式——標(biāo)識符字節(jié)地址．位地址例如——訪問輸入過程映象區(qū)中的第3字節(jié)第4位，地址表示為：

76543210字節(jié)0字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)3字節(jié)4字節(jié)5字節(jié)6字節(jié)7I3．4位地址字節(jié)地址區(qū)域標(biāo)識符2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)7/144存儲區(qū)的尋址方式字節(jié)尋址、字尋址、雙字尋址——

對數(shù)據(jù)存儲區(qū)以1個字節(jié)或2個字節(jié)或4個字節(jié)為單位進(jìn)行一次讀寫訪問格式——

標(biāo)識符

數(shù)據(jù)長度類型

字節(jié)起始地址2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)8/144存儲區(qū)的尋址方式存儲區(qū)可訪問的地址單元地址標(biāo)識符舉

例輸入過程映象區(qū)位II0.0字節(jié)IBIB1字IWIW2雙字IDID0輸出過程映象區(qū)位QQ8.5字節(jié)QBQB5字QWQW6雙字QDQD10位存儲器區(qū)位MM10.3字節(jié)MBMB30字MWMW32雙字MDMD34數(shù)據(jù)塊位DBXDBX3.4字節(jié)DBBDBB3字DBWDBW6雙字DBDDBD8外設(shè)輸入/輸出區(qū)字節(jié)PIBPIB50字PIWPIW62雙字PIDPID86外設(shè)輸入/輸出區(qū)字節(jié)PQBPQB99字PQWPQW106雙字PQDPQD1682024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)9/144STEP7編程語言梯形圖LAD（LadderDiagram）名稱梯形圖符號觸點(diǎn)

1閉合觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）

0閉合觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）線圈數(shù)據(jù)處理指令母線|—……—|I0.1I0.2M0.3M0.4IN1IN2OUTQ5.0EN2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)10/144梯形圖的觸點(diǎn)符號與電氣圖中的觸點(diǎn)符號的差異FRPLCKM24VML~220VSB2SB1I0.0I0.1Q8.52024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)11/144STEP7編程語言語句表STL（StatementList）功能塊圖FBD（FunctionBlockDiagram）2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)12/144程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——程序塊類型

（1）組織塊OB（OrganizationBlock）——操作系統(tǒng)與用戶程序之間的接口，只有在OB中編寫的指令或調(diào)用的程序塊才能被CPU的操作系統(tǒng)執(zhí)行。（2）功能FC（Function）——由用戶自己編寫的子程序塊或帶形參的函數(shù)，可以被其它程序塊（OB、FC和FB）調(diào)用。（3）功能塊FB（FunctionBlock）——由用戶自己編寫的子程序塊或帶形參的函數(shù)，可以被其它程序塊（OB、FC和FB）調(diào)用。與FC不同的是FB擁有自己的稱為背景數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)存儲區(qū)，常用于編寫復(fù)雜功能的函數(shù)，例如閉環(huán)控制任務(wù)。（4）系統(tǒng)功能SFC（SystemFunction）——已經(jīng)固化在CPU中廠家預(yù)先編好的帶形參的函數(shù)，提供一些系統(tǒng)級的調(diào)用功能，例如通訊功能等。（5）系統(tǒng)功能塊SFB（SystemFunctionBlock）——已經(jīng)固化在CPU中廠家預(yù)先編好的帶形參的函數(shù)，但并不包含背景數(shù)據(jù)塊DB，在調(diào)用時需要生成相應(yīng)的背景數(shù)據(jù)塊。（6）數(shù)據(jù)塊DB（DataBlock）——用戶定義的存放數(shù)據(jù)的區(qū)域。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)13/144CPU支持的程序塊CPU的性能數(shù)據(jù)2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)14/144程序結(jié)構(gòu)形式OB1主程序FC60攪拌機(jī)控制FC70產(chǎn)品輸出OB1主程序FC5配方AFC10配方BFC15混料、加工FC20包裝、輸出1.線性編程設(shè)計(jì)將用戶的所有指令均放在OB1中，從第一條到最后一條順序執(zhí)行。這種方式適用于一個人完成的小項(xiàng)目，不適合多人合作設(shè)計(jì)和程序調(diào)試。2.模塊化編程設(shè)計(jì)當(dāng)工程項(xiàng)目比較大時，可以將大項(xiàng)目分解成多個子項(xiàng)目，由不同的人員編寫相應(yīng)的子程序塊，在OB1中調(diào)用，最終多人合作完成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與調(diào)試。3.參數(shù)化編程設(shè)計(jì)如果項(xiàng)目中多處使用的控制程序指令相同，只是程序中所用的地址不同，為了避免重復(fù)編寫相同的指令，減少程序量，可以編寫帶形參的函數(shù)，在每次調(diào)用時賦不同的實(shí)參。參數(shù)化編程設(shè)計(jì)有利于對常用功能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，減少重復(fù)勞動。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)15/144程序塊的嵌套調(diào)用操作系統(tǒng)循環(huán)OB組織塊定時過程故障FB帶背景數(shù)據(jù)塊FCSFCFBFBDBDBSFBFC可嵌套程序塊的數(shù)目（嵌套深度）取決于CPU的型號，S7-300CPU支持8層（對CPU318為16層），S7-400CPU支持24層。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)16/144工程項(xiàng)目程序結(jié)構(gòu)主程序OB1的程序結(jié)構(gòu)流程圖讀取當(dāng)前運(yùn)行模式調(diào)用模擬量處理程序FC70手動/自動模式？自動調(diào)用手動程序FC20調(diào)用自動程序FC30調(diào)用故障處理程序FC50調(diào)用急停處理程序FC10手動2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)17/144程序塊的編輯新建用戶程序塊

2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)18/144LAD/STL/FBD編輯器

變量聲明表代碼區(qū)細(xì)節(jié)窗口程序元素

2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)19/144切換編程語言2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)20/144在OB1中調(diào)用塊2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)21/144塊的保存當(dāng)前項(xiàng)目的路徑2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)22/144下載塊到

PLC2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)23/144監(jiān)視程序運(yùn)行2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)24/144任務(wù)3設(shè)計(jì)手動運(yùn)行程序編寫手動運(yùn)行程序FC20，控制傳送帶點(diǎn)動正向或反向運(yùn)行的程序。1．按下操作面板上的正向點(diǎn)動按鈕I0.2，控制傳送帶的電動機(jī)正向轉(zhuǎn)動Q8.5=1。2．按下操作面板上的反向點(diǎn)動按鈕I0.3，控制傳送帶的電動機(jī)反向轉(zhuǎn)動Q8.6=1。3．如果兩個按鈕同時按下，電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)要實(shí)現(xiàn)互鎖。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)25/144編輯符號表2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)26/144顯示符號信息絕對地址顯示符號顯示2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)27/144符號選擇器2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)28/144符號表的導(dǎo)入和導(dǎo)出2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)29/144任務(wù)4編輯項(xiàng)目的符號表根據(jù)硬件設(shè)計(jì)的I/O分配表和數(shù)據(jù)處理占用的內(nèi)存單元，物料自動灌裝生產(chǎn)線項(xiàng)目部分地址單元的符號表見表5-5，在符號編輯器中定義符號名稱。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)30/144邏輯與（AND），或（OR），異或（XOR）指令

L1(Q4.0)S1(I0.0)S2(I0.1)

L2(Q4.1)電路圖I0.0I0.1Q4.0Q4.1I0.2I0.3Q4.2L3(Q4.2)S3(I0.2)S4(I0.3)或指令與異或I0.4I0.5I0.4I0.5Q4.32024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)31/144賦值I1.1I1.2()Q4.1復(fù)位賦值，置位，復(fù)位指令(S)Q4.2I1.3I1.4置位注意：

置位和復(fù)位指令并不意味著永遠(yuǎn)具有保持性，如果后面有其他賦值指令是會改變其狀態(tài)。I1.5I1.6(R)Q4.22024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)32/144觸發(fā)器的置位/復(fù)位指令注意：

SR觸發(fā)器為復(fù)位優(yōu)先，

RS觸發(fā)器為置位優(yōu)先。

2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)33/144影響RLO的指令

取反指令

清零、置位指令2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)34/144邊沿檢測指令

檢測RLO的上升沿

AI1.0I1.1RLOM1.0M8.0M8.1M1.1OB1-掃描周期檢測RLO的下降沿

B2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)35/144邊沿檢測指令檢測信號I1.1的上升沿

檢測信號I1.1的下降沿

I1.0I1.1M1.0M8.0M8.1M1.1OB1-掃描周期2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)36/144任務(wù)5設(shè)計(jì)啟動物料灌裝生產(chǎn)線運(yùn)行的程序1．編寫主程序（OB1）（1）選擇生產(chǎn)線的工作模式，設(shè)備處于停機(jī)狀態(tài)時可以用選擇開關(guān)I0.4確定運(yùn)行模式：當(dāng)I0.4=0時，手動模式有效，Q4.2=1；當(dāng)I0.4=1時，自動模式有效，Q4.3=1。（2）只有在手動模式下（Q4.2=1）且急停無效時才允許調(diào)用手動運(yùn)行程序FC20。（3）只有在自動模式下（Q4.3=1）且急停無效時才允許調(diào)用自動運(yùn)行程序FC30。（4）急停按鈕按下時，調(diào)用急停處理程序FC10。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)37/1442．生產(chǎn)線運(yùn)行控制（FC30）生產(chǎn)線啟動/停止控制：按下操作面板上的啟動按鈕I0.0，控制生產(chǎn)線設(shè)備啟動Q4.1=1。按下操作面板上的停機(jī)按鈕I0.1，控制生產(chǎn)線設(shè)備停止Q4.1=0。3．急停處理（FC10）當(dāng)生產(chǎn)線在運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題時，按下急停按鈕使各執(zhí)行部件立即停止動作，保持在當(dāng)前狀態(tài)。任務(wù)5設(shè)計(jì)啟動物料灌裝生產(chǎn)線運(yùn)行的程序注意：為保證能夠可靠停機(jī)，停機(jī)按鈕和急停按鈕是接在常閉觸點(diǎn)上的。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)38/144數(shù)據(jù)傳送指令S7-300CPU有兩個累加器ACCU1和ACCU2。執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送指令MOVE指令時，先將ACCU1的數(shù)據(jù)傳送給ACCU2，再將輸入端的數(shù)據(jù)送到ACCU1。S7-400CPU有四個累加器ACCU1、ACCU2、ACCU3和ACCU4。同S7-300CPU一樣，執(zhí)行MOVE指令時，是依次傳送的。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)39/144數(shù)據(jù)傳送指令注意：1.數(shù)據(jù)源與目的地址要匹配。整數(shù)要占用16位地址，雙整數(shù)和實(shí)數(shù)要占用32位地址。2.S7-300/400CPU的累加器是32位的，如果數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)小于32位，則累加器空出的高位用0填充。如果目的地址的長度小于32位，則只能將累加器低字節(jié)的數(shù)據(jù)傳送到目的地址，高字節(jié)的信息丟失。

2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)40/144計(jì)數(shù)器指令每個計(jì)數(shù)器占用計(jì)數(shù)器狀態(tài)的1位地址空間和計(jì)數(shù)值的16位地址空間，計(jì)數(shù)范圍為0～+999。加減計(jì)數(shù)器——S_CUD加計(jì)數(shù)器——S_CU減計(jì)數(shù)器——S_CD2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)41/144計(jì)數(shù)器各引腳的功能

R——清零端。R端的上升沿使計(jì)數(shù)器的值清零。PV——給計(jì)數(shù)器賦初值端。初值前需加“C#”修飾。計(jì)數(shù)器的值在初值的基礎(chǔ)上加1或減1。S——置初值端。S端的上升沿觸發(fā)賦初值動作，將PV端的初值送給計(jì)數(shù)器。CD——減計(jì)數(shù)脈沖輸入端，上升沿觸發(fā)計(jì)數(shù)器的值減1。計(jì)數(shù)值減到最小值0以后，計(jì)數(shù)器不再動作，保持0不變。CU——加計(jì)數(shù)脈沖輸入端，上升沿觸發(fā)計(jì)數(shù)器的值加1。計(jì)數(shù)值達(dá)到最大值999以后，計(jì)數(shù)器不再動作，保持999不變。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)42/144計(jì)數(shù)器各引腳的功能

CV_BCD——當(dāng)前計(jì)數(shù)值以BCD碼格式輸出端。CV——當(dāng)前計(jì)數(shù)值以二進(jìn)制格式輸出端。Q——計(jì)數(shù)器狀態(tài)輸出端。Q端的狀態(tài)與計(jì)數(shù)器的位地址（C5）狀態(tài)相同，只有當(dāng)計(jì)數(shù)器的值為0時，Q端輸出“0”信號；否則，只要計(jì)數(shù)器的值不為0，Q端就輸出“1”信號。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)43/144加減計(jì)數(shù)器的功能圖

6543210CUCDSRCountQ2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)44/144定時器指令每個定時器占用定時器狀態(tài)的1位地址空間和定時時間值的16位地址空間。PULSE——脈沖定時器PEXT——擴(kuò)展脈沖定時器ODT——接通延時定時器ODTS——帶保持的接通延時定時器OFFDT——關(guān)斷延時定時器2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)45/144定時器的數(shù)據(jù)格式10ms～9990s（2h46m30s）S5T#1h30mS5T#15m20sS5T#16s100ms等定時時間值的格式定時器時間范圍固定的時間值輸入格式定時時間值以BCD碼的格式存放，BCD碼的低3組存放時間常數(shù)，其范圍為0～999。最高1組用于定義時間基準(zhǔn)，分別為0.01s、0.1s、1s和10s2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)46/144接通延時定時器ODT

定時器操作QS處的RLOR處的RLOTVTVS——定時器啟動端TV——定時時間值輸入端R——定時器復(fù)位端BI——以二進(jìn)制格式表示的剩余時間常數(shù)值BCD——以BCD碼格式表示的剩余時間常數(shù)值Q——定時器狀態(tài)輸出端2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)47/144可變的定時時間001001100000000010分鐘為600秒，時基取1秒001010010000000015分鐘為900秒，時基取1秒2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)48/144帶保持的接通延時定時器ODTS

S處的RLOR處的RLO定時器操作QTVTV2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)49/144關(guān)斷延時定時器OFFDT

S處的RLOR處的RLO定時器操作QTVTV2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)50/144脈沖定時器PULSE

S處的RLOR處的RLO定時器操作QTV2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)51/144擴(kuò)展脈沖定時器PEXT

S處的RLOR處的RLO定時器操作QTVTV2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)52/144定時器指令

注意：

S7-300/400的定時器不是在掃描周期開始或執(zhí)行定時器指令時被刷新，而是由系統(tǒng)按基準(zhǔn)時間進(jìn)行刷新。當(dāng)掃描周期大于定時器的基準(zhǔn)時間時，在一個掃描周期里，該定時器可能被刷新多次，導(dǎo)致其當(dāng)前值和觸點(diǎn)狀態(tài)在一個掃描周期里前后會不一致。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)53/144任務(wù)6設(shè)計(jì)物料灌裝生產(chǎn)線自動運(yùn)行的程序1．自動循環(huán)灌裝程序（FC30）（1）生產(chǎn)線運(yùn)行后（Q4.1＝1），傳送帶電機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)（Q8.5＝1），直到灌裝位置傳感器I8.6檢測到有瓶子，傳送帶停下來（Q8.5＝0）。（2）到達(dá)灌裝位置開始灌裝，灌裝閥門打開（Q8.4=1），灌裝時間5秒。瓶子灌滿后灌裝閥門關(guān)閉（Q8.4=0），傳送帶繼續(xù)向前運(yùn)動（Q8.5＝1）。（3）按下停止按鈕I0.1，傳送帶停止運(yùn)動。（4）當(dāng)傳送帶上已經(jīng)沒有瓶子時，傳送帶停止運(yùn)行。

2．計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)程序（FC40）（1）物料灌裝生產(chǎn)線運(yùn)行后，利用空瓶位置傳感器I8.5和成品位置傳感器I8.7分別對空瓶數(shù)和成品數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。C1用于統(tǒng)計(jì)空瓶數(shù)，C2用于統(tǒng)計(jì)成品數(shù)。（2）在數(shù)碼管（QW6）上顯示成品數(shù)。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)54/1443．完善手動運(yùn)行程序（FC20）為防止電動機(jī)正反轉(zhuǎn)頻繁切換造成負(fù)載變化太大，電動機(jī)正反向切換之間要有時間限制，切換時間間隔要在2秒鐘以上。即：點(diǎn)動電動機(jī)正轉(zhuǎn)停下來2秒鐘后點(diǎn)動反轉(zhuǎn)才有效；點(diǎn)動電動機(jī)反轉(zhuǎn)停下來2秒鐘后點(diǎn)動正轉(zhuǎn)才有效。任務(wù)6設(shè)計(jì)物料灌裝生產(chǎn)線自動運(yùn)行的程序2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)55/144基本數(shù)學(xué)運(yùn)算指令

整數(shù)加整數(shù)減整數(shù)乘整數(shù)除雙整數(shù)加雙整數(shù)減雙整數(shù)乘雙整數(shù)除雙整數(shù)取余數(shù)實(shí)數(shù)加實(shí)數(shù)減實(shí)數(shù)乘實(shí)數(shù)除求實(shí)數(shù)的絕對值求平方根求平方求自然對數(shù)求指數(shù)值求正弦值求余弦值求正切值求反正弦值求反余弦值求反正切值注意：執(zhí)行基本數(shù)學(xué)運(yùn)算指令時，輸入端參與運(yùn)算的兩個數(shù)的類型要與指令的類型相一致。結(jié)果的地址要與數(shù)據(jù)類型的長度相匹配。浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算指令中三角函數(shù)類指令的角度單位為弧度。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)56/144比較指令

注意：參與比較的兩個數(shù)的類型要與指令的類型相一致。④①②③等于——EQ不等于——NE大于——GT小于——LT大于等于——GE小于等于——LE2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)57/144轉(zhuǎn)換指令

16位BCD碼轉(zhuǎn)換為整數(shù)整數(shù)轉(zhuǎn)換為16位BCD碼整數(shù)轉(zhuǎn)換為雙整數(shù)32位BCD碼轉(zhuǎn)換為雙整數(shù)雙整數(shù)轉(zhuǎn)換為32位BCD碼雙整數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)求整數(shù)的反碼求雙整數(shù)的反碼求整數(shù)的補(bǔ)碼求雙整數(shù)的補(bǔ)碼實(shí)數(shù)的符號取反4舍6入5取偶（使結(jié)果為偶數(shù)）舍小數(shù)取整向上取整向下取整注意：

BCD_I指令輸入端的數(shù)據(jù)類型必須為BCD碼，否則將引發(fā)BCD碼轉(zhuǎn)換錯誤，導(dǎo)致CPU停機(jī)故障。I_BCD指令輸入端的數(shù)據(jù)如果超出允許的數(shù)值范圍±999，則轉(zhuǎn)換不被執(zhí)行，輸入端的數(shù)據(jù)直接送入輸出端。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)58/144整數(shù)與實(shí)數(shù)之間的轉(zhuǎn)換

注意：數(shù)據(jù)源地址和目的地址要與數(shù)據(jù)類型相匹配。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)59/144任務(wù)7生產(chǎn)線數(shù)據(jù)處理1．由于計(jì)數(shù)器能夠統(tǒng)計(jì)的數(shù)值范圍有限（0～+999），編寫計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)程序FC42，改用加法指令實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)，空瓶數(shù)保存在MW30，成品數(shù)保存在MW32。2．計(jì)算廢品率（%），保存在MD50。3．當(dāng)廢品率超過10%時，Q8.4指示燈閃亮。4．計(jì)算包裝箱數(shù)（1箱24瓶），保存在MW36，將包裝箱數(shù)顯示在數(shù)碼管上。5．手動模式下，按下計(jì)數(shù)值清零按鈕I1.0，使空瓶數(shù)MW30、成品數(shù)MW32、廢品率MD50和數(shù)碼顯示值清零。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)60/144程序調(diào)試方法S7-PLCSIM仿真軟件2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)61/144使用程序編輯器調(diào)試程序切換顯示的數(shù)據(jù)格式修改位變量的值修改數(shù)值變量的值2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)62/144使用變量表調(diào)試程序SIMATICManagerLAD/STL/FBD編輯器2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)63/144設(shè)置“監(jiān)視/修改變量”觸發(fā)點(diǎn)循環(huán)程序執(zhí)行的開始循環(huán)程序的結(jié)束轉(zhuǎn)換：

RUN-->STOP循環(huán)程序

執(zhí)行PIIPIQ監(jiān)視變量

修改變量(根據(jù)觸發(fā)點(diǎn))更新監(jiān)視數(shù)值

激活修改數(shù)值(一次監(jiān)視/修改)設(shè)定觸發(fā)點(diǎn)2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)64/144監(jiān)視/修改變量

2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)65/144數(shù)據(jù)塊（DB）的使用功能FC10功能FC20功能塊FB1OB1全局?jǐn)?shù)據(jù)DB20所有程序塊都可以訪問背景數(shù)據(jù)DB5FB1的背景DB2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)66/144STEP7的數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型(到32位)?

位數(shù)據(jù)類型(BOOL,BYTE,WORD,DWORD,CHAR)?

數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)類型(INT,DINT,REAL)?

定時器類型(S5TIME,TIME,DATE,TIME_OF_DAY)復(fù)雜數(shù)據(jù)類型(長于32位)?

時間(DATE_AND_TIME)?

矩陣

(ARRAY)?

結(jié)構(gòu)

(STRUCT)?

字符串

(STRING)2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)67/144新建立數(shù)據(jù)塊2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)68/144定義數(shù)據(jù)塊列說明地址顯示完成聲明的輸入后由STEP7自動為變量分配的地址名稱此處輸入必須分配給每個變量的符號名類型輸入想要分配給變量的數(shù)據(jù)類型(BOOL、INT、WORD、ARRAY等)變量可以具有基本數(shù)據(jù)類型、復(fù)雜數(shù)據(jù)類型或者用戶自定義的數(shù)據(jù)類型初始值可在此處輸入初始值，所有的值都必須與數(shù)據(jù)類型相匹配。初始值不寫默認(rèn)為0當(dāng)?shù)谝淮伪４鎵K時，如果還沒有為變量明確定義實(shí)際值，那么該初始值將用作實(shí)際值注釋在該域中輸入對變量的注釋，注釋最多80個字符2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)69/144保存、下載和監(jiān)視數(shù)據(jù)塊下載監(jiān)視存盤2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)70/144尋址數(shù)據(jù)單元078位數(shù)據(jù)字節(jié)0DBB0數(shù)據(jù)字節(jié)1DBW0數(shù)據(jù)字節(jié)8191DBD8188DBW8190DBB8191數(shù)據(jù)字節(jié)2DBD0數(shù)據(jù)字節(jié)3DBX4.12024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)71/144完全表示方法訪問數(shù)據(jù)塊位訪問

DB5.DBX0.0字節(jié)訪問

DB6.DBB1字訪問

DB8.DBW2雙字訪問

DB2.DBD42024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)72/144復(fù)雜數(shù)據(jù)類型的應(yīng)用——電動機(jī)參數(shù)的結(jié)構(gòu)電動機(jī)參數(shù)（Motor_data）數(shù)據(jù)類型額定電流（Rated_current）實(shí)數(shù)（Real）啟動電流（Starting_current）實(shí)數(shù)（Real）轉(zhuǎn)速（Speed）整數(shù)（Integer）方向（Direction）布爾型（Bool）鍵入db5.motor.speed2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)73/144自定義的數(shù)據(jù)類型的應(yīng)用2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)74/144用數(shù)據(jù)類型生成數(shù)據(jù)塊2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)75/144用數(shù)據(jù)類型定義數(shù)據(jù)2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)76/144恢復(fù)數(shù)據(jù)塊的初值數(shù)據(jù)視圖顯示方式下2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)77/144任務(wù)8應(yīng)用數(shù)據(jù)塊進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)新建數(shù)據(jù)塊DB40，定義空瓶數(shù)、成品數(shù)、包裝箱數(shù)和廢品數(shù)，數(shù)據(jù)類型為整數(shù)（INT）。定義廢品率，數(shù)據(jù)類型為實(shí)數(shù)（REAL）。定義兩個位地址（BOOL）用于記錄空瓶位置傳感器和成品位置傳感器的上升沿。修改計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)程序FC42，使用數(shù)據(jù)塊DB40存放數(shù)據(jù)。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)78/144編輯帶形參的函數(shù)任務(wù)要求——故障報警故障信號故障報警應(yīng)答信號故障記錄2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)79/144定義FC的形式參數(shù)參數(shù)類型定義使用方法圖形顯示輸入?yún)?shù)IN只能讀顯示在函數(shù)塊的左側(cè)輸出參數(shù)OUT只能寫顯示在函數(shù)塊的右側(cè)輸入/輸出參數(shù)IN_OUT可讀/可寫顯示在函數(shù)塊的左側(cè)2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)80/144編輯帶形參的FC

2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)81/144調(diào)用帶形參的FC2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)82/144FB和它的背景數(shù)據(jù)塊定義FB的形參FB的背景數(shù)據(jù)塊2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)83/144編輯帶形參的FB

2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)84/144生成背景數(shù)據(jù)塊在SIMATICManager中生成背景數(shù)據(jù)塊調(diào)用FB時自動生成背景數(shù)據(jù)塊鍵入DB612024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)85/144調(diào)用帶形參的FB2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)86/144調(diào)用修改了參數(shù)的函數(shù)FC或FB增加一個形參2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)87/144更改塊調(diào)用2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)88/144任務(wù)9生產(chǎn)線故障報警故障信號到來時，對應(yīng)的故障報警指示燈以2Hz的頻率閃爍。按下操作面板上的故障應(yīng)答按鈕I1.6以后，如果故障已經(jīng)消失則故障報警燈熄滅，如果故障依然存在則故障報警燈常亮。1．編寫故障報警函數(shù)FC60，在故障處理程序FC50中三次調(diào)用FC60，賦實(shí)參如下表所示。故障源故障記錄上升沿記錄故障指示燈I1.1M20.1M21.1Q5.1I1.2M20.2M21.2Q5.2I1.3M20.3M21.3Q5.32024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)89/144任務(wù)8生產(chǎn)線故障報警2．編寫故障報警函數(shù)FB60，在故障處理程序FC50中改為三次調(diào)用FB60，賦實(shí)參如下表所示。故障源背景數(shù)據(jù)塊故障指示燈I1.1DB61Q5.1I1.2DB62Q5.2I1.3DB63Q5.32024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)90/144故障的級別診斷調(diào)試工具由系統(tǒng)檢測出的導(dǎo)致CPU停機(jī)的故障：模板故障信號電纜短路掃描時間超出程序錯誤（如訪問不存在的塊）?

模塊信息?

硬件診斷CPU不停機(jī)但功能不滿足要求的功能故障：編程邏輯錯誤（在生成和調(diào)式時未發(fā)現(xiàn)）過程故障（傳感器/執(zhí)行器、電纜故障）?

參考數(shù)據(jù)?

監(jiān)視塊?

監(jiān)視/修改變量故障診斷2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)91/144CPU的系統(tǒng)診斷功能CPUI/O模塊CPU診斷檢查系統(tǒng)錯誤程序診斷檢查錯誤診斷中斷錯誤

OB診斷緩沖區(qū)系統(tǒng)狀態(tài)表診斷信息具有診斷功能的模板檢查錯誤并產(chǎn)生診斷中斷2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)92/144啟動“模塊信息”工具SIMATICManagerLAD/STL/FBD編輯器2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)93/144診斷緩沖器中的錯誤信息在線打開出錯的程序塊2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)94/144常見故障顯示信息故

障序號FC不存在

被調(diào)用的程序塊未下載1訪問了不存在的I/O地址地址訪問錯誤2BCD碼轉(zhuǎn)換錯誤輸入了非BCD碼值3DB不存在訪問了不存在的數(shù)據(jù)塊4訪問地址長度出錯訪問了不存在的數(shù)據(jù)塊地址52024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)95/144硬件診斷

定義硬件診斷的顯示方式啟動“硬件診斷”工具2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)96/144硬件診斷信息

2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)97/144顯示參考數(shù)據(jù)SIMATICManagerLAD/STL/FBD編輯器2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)98/144顯示程序結(jié)構(gòu)2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)99/144內(nèi)部資源占用情況（I,Q,M,T,C）利用資源占用情況窗口查找錯誤2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)100/144顯示交叉參考表利用交叉參考表修改塊2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)101/144地址定位功能2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)102/144未使用的符號/無符號的地址2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)103/144重新接線信號模板

前連接器失效的通道I8.5可用的通道I9.5????????“新”程序“舊”程序2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)104/144用SIMATIC管理器實(shí)現(xiàn)重新接線設(shè)置絕對地址優(yōu)先2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)105/144輸入重新接線地址或2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)106/144

用SIMATIC管理器重新接線丟失地址的符號信息重新接線結(jié)果重新下載程序塊

重新接線的報告2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)107/144用“符號優(yōu)先”重新接線設(shè)置符號優(yōu)先2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)108/144在符號表中修改地址修改前修改后2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)109/144進(jìn)行塊的一致性檢查2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)110/144重新下載程序塊

用符號表重新接線保留地址的符號信息重新下載程序塊

2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)111/144任務(wù)10重新接線點(diǎn)動傳送帶電動機(jī)應(yīng)用SIMATIC管理器或符號表實(shí)現(xiàn)重新接線，將正向點(diǎn)動按鈕I0.2的接線改為I1.4，反向點(diǎn)動按鈕I0.3的接線改為I1.5。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)112/144組織塊與中斷系統(tǒng)組織塊的類型與優(yōu)先級類型組織塊優(yōu)先級啟動組織塊OB100、OB101、OB10227循環(huán)執(zhí)行的組織塊OB11中斷組織塊時間中斷OB10、OB35等2、12等事件中斷OB20、OB40等3、16等診斷中斷OB80～OB122262024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)113/144啟動組織塊讀入

PII執(zhí)行OB1輸出PIQ清除過程映像，非保持的M,T,C執(zhí)行

OB100允許輸出循環(huán)暖啟動自動手動S7-300/400PowerONS7-300STOP->RUNS7-400STOP->RUN+CRST允許輸出STOP是否超過重啟動的監(jiān)視時間？清除

PIQ(可設(shè)置)完成剩余的循環(huán)執(zhí)行

OB101輸出

PIQ熱啟動（手動）僅指

S7-400根據(jù)硬件組態(tài)的設(shè)置：

STOP->RUN+WRST執(zhí)行

OB1讀入

PII循環(huán)2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)114/144啟動組織塊冷啟動讀入

PII執(zhí)行

OB1輸出

PIQ循環(huán)允許輸出自動（根據(jù)硬件組態(tài)的設(shè)置）PowerONCPU318CPU41X執(zhí)行

OB102清除過程映像和所有的M,T,C恢復(fù)數(shù)據(jù)塊的初值2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)115/144例如：OB82(優(yōu)先級26)=錯誤處理程序。當(dāng)模擬輸入PIW304斷線時執(zhí)行。例如OB10(優(yōu)先級2)=日期時間中斷。從9:30開始每分鐘執(zhí)行一次。OB1連續(xù)執(zhí)行例如

OB20(優(yōu)先級3)=延時中斷。檢測到一個信號后

延遲3.25s執(zhí)行。中斷循環(huán)程序......直到被其它OB中斷2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)116/144日期時間中斷（OB10～OB17）注意：對于每月執(zhí)行的日期時間中斷OB，不能將28、29、30、31號作為起始日期。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)117/144設(shè)置CPU的時鐘2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)118/144循環(huán)中斷（OB30～OB38）

RUNOB35OB35OB35時間間隔OOB1B1OB1OB1OB1OB1OB1OB1時間間隔時間間隔2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)119/144時間延時中斷（OB20～OB23）延時中斷必須通過調(diào)用SFC32（SRT_DINT）來啟動。當(dāng)用戶程序調(diào)用SFC32（SRT_DINT）時，需要提供過程事件、延時中斷OB的編號、延遲時間和用戶給定的過程事件標(biāo)識符。延時時間設(shè)置范圍為1～60000ms，延時精度為1ms，大大優(yōu)于定時器精度。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)120/144硬件中斷（OB40～OB47）

模擬量輸入模塊的硬件中斷模擬量輸入模塊上限值下限值+276480模擬量輸入模塊的屬性硬件組態(tài)CPU的屬性2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)121/144診斷中斷

模擬量輸入信號斷線引起的異步錯誤中斷（OB70～OB87）模擬量輸入模塊的屬性硬件組態(tài)CPU的屬性模擬量輸入模塊+276480斷線2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)122/144常見的異步錯誤及處理該錯誤的OB錯誤類型例子組織塊時間錯誤超出最大循環(huán)掃描時間OB80電源故障備份電池失效OB81診斷中斷有診斷能力的模塊輸入斷線OB82插入/移除中斷在運(yùn)行時移除S7-400的信號模塊OB83CPU硬件故障MPI接口上出現(xiàn)錯誤的信號電平OB84程序執(zhí)行錯誤更新映像區(qū)錯誤（模塊有缺陷）OB85機(jī)架錯誤擴(kuò)展設(shè)備或DP從站故障OB86通訊錯誤讀取信息格式錯誤OB872024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)123/144同步錯誤（OB121、OB122）

常見的同步錯誤及處理該錯誤的OB錯誤類型例子組織塊編程錯誤在程序中調(diào)用一個CPU中并不存在的塊OB121訪問錯誤訪問一個模塊有故障或不存在的模塊（例如，直接訪問一個不存在的I/O模塊）OB1222024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)124/144組織塊的啟動信息2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)125/144OB100的啟動信息

CPU暖啟動的時間2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)126/144任務(wù)11日期時間中斷組織塊的應(yīng)用利用日期時間中斷組織塊（OB10）使蜂鳴器每到整點(diǎn)響5秒鐘報時。在硬件組態(tài)中定義OB10的參數(shù)，從整點(diǎn)開始每隔1小時執(zhí)行一次OB10。在OB1和OB10中編寫相應(yīng)的程序，使蜂鳴器每到整點(diǎn)響5秒鐘。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)127/144模擬量模板的用途生產(chǎn)過程物理量標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號傳感器變送器?壓力?溫度?流量?速度?pH值?粘性?等±500mV±1V±5V±10V±20mA4...20mA等模擬執(zhí)行器物理量CPU...........ADC模擬量輸入模板PIW...PIW...::PIW...模擬量輸出模板PQW...PQW...::PQW...DAC..............................................

LPIW304TPQW3202024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)128/144量程卡2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)129/144S7-300CPU的AI/AO地址分配注意：

對于緊湊型CPU（CPU31xC），其上集成的AI/AO通道地址占用了第3排擴(kuò)展機(jī)架最后一個模塊的地址，即字節(jié)752～766，所以緊湊型CPU只能擴(kuò)展31個I/O模塊。

2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)130/144可變的編址方式雙擊2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)131/144組態(tài)模擬量輸入模塊雙擊2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)132/144設(shè)置模塊的參數(shù)2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)133/144設(shè)置診斷中斷

模擬量輸入模塊可以診斷下列故障：組態(tài)/參數(shù)分配錯誤共模錯誤斷線（要求激活斷線檢查）測量值超下界值測量值超上界值無負(fù)載電壓L+

2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)134/144設(shè)置硬件中斷

OB40啟動信息中的OB40_POINT_ADDR（LD8）的信息2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)135/144組態(tài)模擬量輸出模塊雙擊2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)136/144設(shè)置模塊的參數(shù)2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)137/144設(shè)置診斷中斷模擬量輸出模塊可以診斷下列故障：組態(tài)/參數(shù)分配錯誤接地短路（僅對于電壓輸出）斷線（僅對于電流輸出）無負(fù)載電壓L+2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)138/144模擬量轉(zhuǎn)換的數(shù)值表達(dá)方式

模擬量輸入信號與轉(zhuǎn)換值之間的關(guān)系范圍電壓，例如：電流，例如：電阻，例如：溫度，例如Pt100測量范圍±10V轉(zhuǎn)換值測量范圍4...20mA轉(zhuǎn)換值測量范圍0...300Ohm轉(zhuǎn)換值測量范圍-200...+850℃轉(zhuǎn)換值1位數(shù)字=0.1℃超上限≥11.75932767≥22.81532767≥352.77832767≥1000.132767超上界11.7589:10.000432511:2764922.810:20.000532511:27649352.767:300.01132511:276491000.0:850.110000:8501額定范圍10.00:0:-10.0027648:0:-2764820.000:4.00027648:0300.000:0.00027648:0850.0:0.0:-200.08500:0:-2000超下界10.0004:11.759-27649:-325123.9995:1.1852-1:-4864不允許負(fù)值-200.1:-243.0-2001:-2430超下限≤-11.76-327682024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)139/144模擬量轉(zhuǎn)換的數(shù)值表達(dá)方式

數(shù)字量與模擬量輸出信號之間的關(guān)系范圍數(shù)字量電壓電流0to10V1to5V±10V0to20mA4to20mA±20mA超上限>=32767000000超上界32511:2764911.7589:10.00045.8794:5.000211.7589:10.000423.515:20.000722.81:20.00523.515:20.0007額定范圍27648:010.0000:05.0000:1.000010.0000:020.000:020.000:4.00020.000:0-6912-691300.99990::03.99950:::-2764800:-10.000000:-20.000超下界-27649:-3251200-10.0004:-11.758900-20.007:-23.515超下限<=-325130000002024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)140/144模擬量的規(guī)范化液位輸入值500L？L01234527648

（10V）+276480500L0L2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)141/144模擬量輸入值的規(guī)范化FC10527648HI_LIM=500.0LO_LIM=0.00單極性（M0.0=0）（傳感器只提供正電壓）OUTINPIW304MD104INOUT雙極性（M0.0=1）（傳感器提供正負(fù)電壓）HI_LIM=500.0MD104LO_LIM=0.027648PIW3040-276482024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)142/144模擬量輸出值的規(guī)范化FC106100.0HI_LIM276480單極性（M0.0=0）（只提供正電壓給執(zhí)行器）OUTINMD110PQW3520.0LO_LIMINOUT雙極性（M0.0=1）（提供正負(fù)電壓給執(zhí)行器）27648PQW352MD1100-27648-27648100.0HI_LIM0.0LO_LIM2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)143/144任務(wù)12模擬量液位值的處理在FC70中編寫模擬量液位值的處理程序，要求：液位高度傳感器測量值范圍為0～1000mm，當(dāng)液位低于150mm時打開進(jìn)料閥門Q8.0=1，當(dāng)液位高于850mm時關(guān)閉進(jìn)料閥門Q8.0=0。在OB35中編寫灌裝罐的液位值采集程序，間隔500ms采集一次。2024/7/23第4章PLC的軟件設(shè)計(jì)144/1441．?dāng)?shù)據(jù)傳輸方式（1）并行通信方式傳送數(shù)據(jù)時，一個數(shù)據(jù)的所有位同時傳送。并行通信的特點(diǎn)是：傳送速率快，但硬件成本高，不宜于遠(yuǎn)距離通信。（2）串行通信方式傳送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)的各個不同位分時使用同一條傳輸線，從低位開始一位接一位按順序傳送。串行通信的特點(diǎn)是：需要的信號線少，最少的只需要兩根線（雙絞線），適合遠(yuǎn)距離傳送數(shù)據(jù)。串行通信傳輸速率（又稱波特率）的單位為“比特每秒”，即每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù)，用bit/s或bps表示。通信基礎(chǔ)知識2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用145/60通信基礎(chǔ)知識

2．?dāng)?shù)據(jù)傳送方向（1）單工方式在單工通信方式下，通信線的一端連接發(fā)送器，另一端連接接收器，它們形成單向連接，只允許數(shù)據(jù)按照一個固定的方向傳送。如圖所示，數(shù)據(jù)只能由A站傳送到B站，而不能由B站傳送到A站。A站發(fā)送器數(shù)據(jù)流接收器B站2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用146/60通信基礎(chǔ)知識

2．?dāng)?shù)據(jù)傳送方向（2）半雙工方式在半雙工通信方式下，系統(tǒng)中每一個通信設(shè)備都由一個發(fā)送器和一個接收器組成，通過收發(fā)開關(guān)接到通信線路上，如圖所示。在這種方式中，數(shù)據(jù)能從A站傳送到B站，也能從B站傳送到A站，但是不能同時在兩個方向上傳送，即每次只能一個站發(fā)送，另一個站接收。收發(fā)開關(guān)通過半雙工通信協(xié)議進(jìn)行功能切換。B站A站發(fā)送器接收器發(fā)送器接收器數(shù)據(jù)流2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用147/602．?dāng)?shù)據(jù)傳送方向（3）全雙工方式在全雙工通信方式下，系統(tǒng)中每一個通信設(shè)備都由一個發(fā)送器和一個接收器組成，數(shù)據(jù)可以同時在兩個方向上傳送。B站A站發(fā)送器接收器發(fā)送器接收器數(shù)據(jù)流通信基礎(chǔ)知識2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用148/60通信基礎(chǔ)知識3．傳輸介質(zhì)目前普遍使用的傳輸介質(zhì)有同軸電纜、雙絞線和光纜。其中雙絞線（帶屏蔽）成本低、安裝簡單；光纜的尺寸小、質(zhì)量輕、傳輸距離遠(yuǎn)，但成本高、安裝維修不方便。PROFIBUS電纜PROFIBUS光纜2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用149/604．串行通信接口（1）RS-232C接口采用負(fù)邏輯，利用傳輸信號線與地線之間的電壓差表示邏輯電平，用-5~-15V表示邏輯“1”，用+5~+15V表示邏輯“0”。RS-232C使用單端發(fā)送、單端接收的電路。發(fā)送器和接收器之間有公共的信號地線，共模干擾信號不可避免地要進(jìn)入信號傳送系統(tǒng)中，使信號“0”變成“1”，“1”變成“0”。TXDRS-232CRXD通信基礎(chǔ)知識2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用150/604．串行通信接口（2）RS-422接口RS-422接口采用平衡驅(qū)動、差動接收電路，從根本上取消了信號地線，如圖所示。利用兩條信號線之間的電壓差表示邏輯電平，（VA-VB）>+0.2V表示邏輯“1”，（VA-VB）<-0.2V表示邏輯“0”。當(dāng)外部的干擾信號作為共模信號出現(xiàn)時，兩根傳輸線上的共模干擾信號相同，因接收器是差分輸入，共模干擾信號可以互相抵消。RS-422接口抗干擾能力強(qiáng)，有較高的通信速率，適合遠(yuǎn)距離傳輸。TXDRS-422RXDAB通信基礎(chǔ)知識2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用151/604．串行通信接口（3）RS-485接口RS-485接口是RS-422的變形，與RS-422不同的是：RS-422是全雙工的，RS-485是半雙工的。RS-485只有一對平衡差分信號線，用最少的信號連線（雙絞線）即可實(shí)現(xiàn)通信任務(wù)。TXDTXDRXDRXDRS422RS-422連線方案使能TXDTXDRXDRXDRS-485使能RS-485連線方案通信基礎(chǔ)知識2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用152/60西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信執(zhí)行器-傳感器級設(shè)備級車間級企業(yè)級2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用153/60工業(yè)以太網(wǎng)（IndustrialEthernet）工業(yè)以太網(wǎng)是一個世界范圍認(rèn)可的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。它支持廣域的開放型網(wǎng)絡(luò)模型，采用多種傳輸介質(zhì)（同軸電纜，工業(yè)雙絞線，光纖電纜），均具有高的傳輸率。用于企業(yè)級和車間級的通信系統(tǒng)。工業(yè)以太網(wǎng)被設(shè)計(jì)為對實(shí)時性要求不嚴(yán)格、需要傳輸大量數(shù)據(jù)的通信系統(tǒng)，可以通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備來連接遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用154/60現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)（PROFIBUS）PROFIBUS協(xié)議用于分布式I/O設(shè)備（遠(yuǎn)程I/O）的高速通信。許多廠家生產(chǎn)的自動化控制設(shè)備都支持PROFIBUS協(xié)議。該協(xié)議使用RS-485串行口，通過屏蔽雙絞線進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中可以有若干個主站，每個主站配有屬于自己的若干個從站。主站可以訪問自己的從站，也可以有限地訪問其它主站的從站?，F(xiàn)場總線通信方式徹底消除了擁擠、紊亂的接線，現(xiàn)場只需要一根總線電纜，用一根總線電纜替代復(fù)雜而又價格昂貴的成束電纜，系統(tǒng)運(yùn)行抗干擾能力增強(qiáng)，更安全可靠。2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用155/60多點(diǎn)接口（MPI，Multi-PointInterface）MPI是西門子的S7-300/400CPU、操作員面板（OP）和編程器上集成的通信接口。通過MPI接口，不用附加的CP模塊即可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，MPI網(wǎng)絡(luò)可用于車間級通信，可以在少數(shù)CPU之間傳遞少量數(shù)據(jù)。MPI協(xié)議可以是主/主協(xié)議也可以是主/從協(xié)議，這取決于網(wǎng)絡(luò)中連接的設(shè)備類型。如果網(wǎng)絡(luò)中只有S7-300/400CPU，則建立主/主連接。如果網(wǎng)絡(luò)中有S7-200CPU，因?yàn)镾7-200CPU只能作從站，所以建立主/從連接。2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用156/60執(zhí)行器-傳感器接口（AS-I,Actuator-Sensor-Interface）執(zhí)行器-傳感器接口是位于自動控制系統(tǒng)最低層的網(wǎng)絡(luò)，用于將二進(jìn)制傳感器和執(zhí)行器連接到網(wǎng)絡(luò)上，例如：接近開關(guān)、閥門、指示燈等。采用AS-I接口，二進(jìn)制傳感器和執(zhí)行器就具有了通信能力，它適于直接的現(xiàn)場總線連接不可取或不經(jīng)濟(jì)的場合。與強(qiáng)大的PROFIBUS不同，AS-I只能傳輸少量的信息。2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用157/60點(diǎn)到點(diǎn)接口（PPI，Point-to-PointInterface）PPI接口是S7-200CPU上的通信口，PPI協(xié)議是西門子公司專為S7-200PLC開發(fā)的通信協(xié)議，通過屏蔽雙絞線進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。PPI協(xié)議是一個主/從協(xié)議，主站向從站發(fā)送通信申請，從站進(jìn)行響應(yīng)，從站不能主動發(fā)出信息。一般情況下，網(wǎng)絡(luò)中的S7-200CPU都默認(rèn)為是從站，主站是PC機(jī)、編程器、TD200文本顯示器等。某些S7-200CPU在RUN模式下可以作為主站，用網(wǎng)絡(luò)讀（NETR）和網(wǎng)絡(luò)寫（NETW）指令訪問其它CPU中的數(shù)據(jù)。2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用158/60PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)概述用戶對系統(tǒng)配置、設(shè)備選型有最大的自主權(quán)提高了系統(tǒng)的可靠性，減少故障停機(jī)時間系統(tǒng)維護(hù)、設(shè)備更換和系統(tǒng)擴(kuò)充方便設(shè)計(jì)、調(diào)試簡便，節(jié)省硬件安裝費(fèi)用PROFIBUS的優(yōu)點(diǎn)2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用159/60PROFIBUS的訪問機(jī)理PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)是以主從協(xié)議的令牌方式進(jìn)行通信，支持主—從系統(tǒng)、純主站系統(tǒng)、多主多從混合系統(tǒng)等幾種傳輸方式。主站具有對總線的控制權(quán)，可主動發(fā)送信息。對多主站系統(tǒng)來說，連接到PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上的主站（PLC、HMI、PG/PC等）按照站地址順序組成一個邏輯令牌環(huán)。令牌從低地址主站向高地址主站傳遞，到達(dá)最高站地址126以后又回到最低地址重新開始。擁有令牌的主站可以輪詢訪問自己的從站（分布式I/O設(shè)備），從站是被動站點(diǎn)，不能得到令牌。邏輯令牌環(huán)主站1主站2從站1.1從站1.2從站2.1從站2.2從站2.3PROFIBUS2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用160/60PROFIBUS的通信協(xié)議PROFIBUS-DP（DistributedPeripheral）PROFIBUS-FMS（FieldbusMessageSpecification）PROFIBUS-PA（ProcessAutomatization）PROFIBUS-PA（過程自動化）使用擴(kuò)展的PROFIBUS-DP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，電源和通信數(shù)據(jù)通過總線并行傳輸，主要用于面向過程自動化系統(tǒng)中本質(zhì)安全要求的防爆場合。PROFIBUS-FMS（現(xiàn)場總線報文規(guī)范）使用了ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)模型的第一層、第二層和第七層，用于車間級（PLC和PC）的數(shù)據(jù)通信，可實(shí)現(xiàn)不同供應(yīng)商的自動化系統(tǒng)之間傳輸數(shù)據(jù)。但是由于配置和編程比較繁瑣，目前很少使用。PROFIBUS-DP（分布式外設(shè)）使用了ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)模型的第一層和第二層，這種精簡的結(jié)構(gòu)保證了數(shù)據(jù)的高速傳送，用于PLC與現(xiàn)場分布式I/O設(shè)備之間的實(shí)時、循環(huán)數(shù)據(jù)通信。2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用161/60PROFIBUS的網(wǎng)絡(luò)特性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?電氣網(wǎng)絡(luò)線型、樹型?光纖網(wǎng)絡(luò)線型、樹型、環(huán)型?無線連接點(diǎn)對點(diǎn)；點(diǎn)對多點(diǎn)傳輸介質(zhì)?電氣網(wǎng)絡(luò)帶屏蔽層雙絞線電?光纖網(wǎng)絡(luò)光纖電纜(玻璃、PCF和塑料)?無線連接紅外線網(wǎng)絡(luò)距離?電氣網(wǎng)絡(luò)使用中繼器最大9.6km?光纖網(wǎng)絡(luò)最大90km?無線連接最大15m傳輸率 9.6kbit/s至12Mbit/s(可調(diào)整)PROFIBUSPA的31.25Kbit/s站點(diǎn)數(shù)目總線支持的最多站點(diǎn)數(shù)為127個地址編號從0至126。2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用162/60總線終端帶屏蔽的雙絞線電纜最大1000m（RS485），最多32個節(jié)點(diǎn)總線連接器中繼器...網(wǎng)絡(luò)段的配置2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用163/60PROFIBUS傳輸距離與通信速率的關(guān)系波特率（Kbit/s）9.6～187.550015003000～12000傳輸距離（m）10004002001002024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用164/60PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接部件——總線連接器針腳號信號名稱針腳定義針腳號信號名稱針腳定義1SHIELD屏蔽或功能地6VP終端電阻供電電壓（5V）2M2424V輸出電壓地（輔助電源）7P2424V輸出電壓（輔助電源）3RXD/TXD-P接受/發(fā)送數(shù)據(jù)-正B線8RXD/TXD-N接受/發(fā)送數(shù)據(jù)-負(fù)A線4CNTR-P中繼器控制信號-正9CNTR-N中繼器控制信號-負(fù)5DGND數(shù)據(jù)基準(zhǔn)電位（地）A1,B1A2,B2A1,B1A2,B2帶編程器接口快速連接插頭2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用165/60PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接部件——RS485中繼器RS485中繼器是一個有源的網(wǎng)絡(luò)部件，具有信號放大和再生功能，需要占用一個站地址，在一條PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上最多可以安裝9個RS485中繼器?？偩€段1的終端電阻總線段2的終端電阻2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用166/60PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接部件——終端電阻站點(diǎn)2需要終端電阻站點(diǎn)3站點(diǎn)4站點(diǎn)5站點(diǎn)1有源總線終端2024/7/23第6章PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用167/60PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)中的主站一類DP主站（DPM1）是系統(tǒng)的中央控制器，可以主動地、周期性地與其所組態(tài)的從站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，同時也可以被動地與二類主站進(jìn)行通信。下列設(shè)備可以作一類DP主站：集成了DP接口的PLC，例如CPU315-2DP、CPU313C-2DP等沒有集成DP接口的CPU加上支持DP主站功能的通信處理器（CP）插有PROFIBUS網(wǎng)卡的PC機(jī)，例如WinAC控制器。用軟件功能選擇PC做一類主站或是做編程監(jiān)控的二類主站MPI/DPDPDPCPU31XPN/DPMPI/DPCPU31X-2DPCPU41X

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